淺析BIM技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

蘆 琴， 屈 朗

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100； 2.新加坡RO結(jié)構(gòu)咨詢公司)

0 引 言

上世紀(jì)60～70年代，工程師開始使用計算機(jī)進(jìn)行三維計算機(jī)輔助設(shè)計。伴隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的工程技術(shù)人員開始研究如何使用三維技術(shù)幫助他們解決設(shè)計過程中的各種問題，三維CAD技術(shù)應(yīng)運而生。截至目前，三維CAD應(yīng)用在水利水電行業(yè)的時間已經(jīng)有30余年，三維設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今世界工程設(shè)計領(lǐng)域計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的潮流和發(fā)展趨勢。國外的實踐經(jīng)驗也證明了三維設(shè)計是提高工程設(shè)計質(zhì)量和效率的有效方法之一。

為水利水電工程實現(xiàn)縮短工期、提高質(zhì)量、節(jié)省資金的目標(biāo)，發(fā)展三維協(xié)同設(shè)計技術(shù)是勢在必行的。

具體的方法一是采用BIM技術(shù)，改變信息的管理與共享過程；二是改變建筑信息的創(chuàng)建過程，由傳統(tǒng)的二維(2D)到三維(3D)，直至n維(4D以上)，由圖形(drawing)到建筑信息模型(BIM)的轉(zhuǎn)換。

1 BIM 簡介

BIM是一種信息化模型技術(shù)，它是在開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對設(shè)施的物理特性、功能特性及其相關(guān)的項目生命周期信息進(jìn)行的數(shù)據(jù)化計算，從而為決策者提供依據(jù)，具有更好的實施項目的價值。 BIM所具有的的五大特點分別是可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性。

將BIM技術(shù)成功應(yīng)用到水利工程領(lǐng)域，可以有效地解決水利水電工程建設(shè)領(lǐng)域信息化的短板問題，提升管理水平，實現(xiàn)水利水電工程建設(shè)周期內(nèi)出現(xiàn)的質(zhì)量、進(jìn)度、安全、成本、環(huán)境、節(jié)能減排和性能的全面綜合管理，保障工程項目的順利推進(jìn)以及保質(zhì)保量。

2 BIM 的具體應(yīng)用

BIM的可視化特點,可以實現(xiàn)隨時隨地施工過程在可視化情況下開展,使得決策者足不出戶就能及時了解施工現(xiàn)場的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在的問題，并提出正確的處理意見，從而大大提高了安全生產(chǎn)的管理水平。

在具體施工過程中，BIM的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

(1)對施工方案的模擬。

(2)對施工進(jìn)度和施工成本的有效模擬。

(3)對施工質(zhì)量的把控。

(4)對施工安全管理的控制。

2.1 BIM在水利工程中應(yīng)用的方案組織

(1)建立標(biāo)準(zhǔn)化三維協(xié)同環(huán)境。即在項目開始前，根據(jù)相關(guān)要求和規(guī)范，建立項目統(tǒng)一坐標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)庫；按照專業(yè)或者是個人將項目進(jìn)行分配；各個專業(yè)任務(wù)組進(jìn)行三維的協(xié)同設(shè)計(包括水工、廠房等不同專業(yè))；設(shè)計完成后，進(jìn)行模型的總裝和綜合檢查；確認(rèn)無誤后固化綜合模型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行二維圖紙的抽取和工程數(shù)量的統(tǒng)計。

(2)測繪與地質(zhì)。 可以選用所應(yīng)用軟件中的測繪專業(yè)模塊進(jìn)行測繪數(shù)據(jù)的后處理，建立一定精度的數(shù)字地面模型。

(3)樞紐設(shè)計。 滿足一定精度要求的測繪和地質(zhì)模型為樞紐的設(shè)計提供了有效的保障。

流程一般是: 根據(jù)地形數(shù)據(jù)和三維地質(zhì)模型產(chǎn)生建筑物體型設(shè)計、開挖面設(shè)計和建筑物初步布置；結(jié)合地形數(shù)據(jù)、三維地質(zhì)模型和補(bǔ)充的資料，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計；最后一步進(jìn)行工程量的計算，樞紐圖抽取和有限元計算工作，具體流程詳見圖1。

三維信息模型和三維分析工具，豐富了水工專業(yè)人員的分析、設(shè)計手段，并且可以大幅度的提高設(shè)計效率，如圖2所示。

圖1 水工三維設(shè)計工作流程圖

圖2 水利樞紐工程三維分析

(4)廠房設(shè)計。此項三維設(shè)計內(nèi)容包括廠房、水流發(fā)電家、電氣和金屬結(jié)構(gòu)等專業(yè)的內(nèi)容。絕大部分平面的施工布置圖紙和結(jié)構(gòu)圖紙可以從三維模型中直接抽取加標(biāo)準(zhǔn)生成。如此，可以大大提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。

2.2 BIM施工過程管理任務(wù)分解

具體見表1 BIM施工過程管理任務(wù)分解表。

表1 BIM施工過程管理任務(wù)分解

3 結(jié) 語

隨著高尖端科技和各種仿真模擬軟件的問世及應(yīng)用，BIM無疑成為新時代的弄潮兒和發(fā)展方向。因其具有的可視化、信息協(xié)調(diào)性等特點，在未來會有更大的發(fā)展和應(yīng)用空間。水利工程由于體積大，投資多，建設(shè)周期長等特點使其在新時代條件下，更加需要大力發(fā)展BIM的應(yīng)用和創(chuàng)新，從而優(yōu)化施工方案，縮短建筑工期，節(jié)約投資成本，提升安全生產(chǎn)管理水平，為企業(yè)、為社會創(chuàng)造更多的價值。